Testing microplastics as a potential shuttle for toxic elements in the marine environment

Abstract

Studien om samspillet mellom mikroplast og sporstoffer har vakt oppmerksomhet blant forskere som mikroplast og skadelige metaller i vannmiljøet er allestedsnærværende, og blir en alvorlig trussel mot det marine økosystemet, akvakulturen og dermed helsen til mennesker. Den nåværende eksperimentelle studien ble utført i en periode på 15 dager med mikroplastpartikler av polyetylentereftalat (PET) for å studere adsorpsjonen av arsen og kadmium med varierende inkubasjonstider. Tilsvarende ble ekstraksjonseffektiviteten av eddiksyre og salpetersyre i frigjørende elementer studert. Prøvene ble analysert ved hjelp av induktivt koblet plasmamassespektrometri (ICP-MS) teknikk for å analysere sporelementkonsentrasjonen i to behandlinger, dvs. MP tilstede og fraværende. Effektene av mikroplast (MP) på adsorpsjon ble studert ved å beregne partisjonskoeffisienten. Den lineære regresjonsmodellen viste at arsenadsorpsjonen på mikroplast (MP) var moderat økende med økende inkubasjonstid. Imidlertid var det ingen slik effekt av MP på kadmiumadsorpsjon, noe som resulterte i en nesten konstant trend til slutten av forsøket. Partisjonskoeffisienten mellom MP og sjøvann hadde en nedadgående trend med Kd-Arsen-MP > Kd-Arsen-kontroll > Kd-kadmium-MP > Kd-kadmium-kontroll. Når det ble vurdert for en gjennomsnittlig adsorbert konsentrasjon, var MP i stand til å overføre bemerkelsesverdig mengde arsen mens kadmium var nesten ubetydelig. Eddiksyre var mer effektiv sammenlignet med 0,1 M UP HNO3 for begge behandlingene ved frigjøring av arsen og kadmium.

The study on the interaction between microplastics and trace elements has drawn attention among researchers as microplastics and harmful metals in the aquatic environment are ubiquitous, becoming a severe threat to the marine ecosystem, aquaculture, and consequently health of human beings. The current experimental study was conducted for a period of 15 days with Polyethylene terephthalate (PET) microplastic particles to study the adsorption of Arsenic and Cadmium with varying incubation times. Similarly, the extraction efficiency of Acetic acid and nitric acid in releasing elements was studied. The samples were analyzed using the inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) technique to analyze the trace elements concentration in two treatments i.e., MP present and absent. The effects of microplastics (MP) on adsorption were studied by calculating the partition coefficient. The linear regression model showed that Arsenic adsorption on microplastic (MP) was moderately increasing with increasing incubation time. However, there was no such effect of MP on Cadmium adsorption resulting in an almost constant trend until the end of the experiment. The partition coefficient between MP and seawater had a decreasing trend with Kd-Arsenic-MP > Kd-Arsenic-control > Kd-Cadmium-MP > Kd-Cadmium-control. When assessed for an average adsorbed concentration, MP was able to transfer notable amount of Arsenic while Cadmium was almost negligible. Acetic acid was more efficient when compared to 0.1 M UP HNO3 for both treatments in releasing Arsenic and Cadmium.